机电产品的安全稳定性设计浅议
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【论文摘要】:机电产品的安全稳定性设计,包括设计的目的、元器件的选择、三防设计、抗震设计、电磁兼容性设计、安全性设计和使用与定期维护等。其目的在于提高机电产品的质量。
随着科学技术的迅速发展,机电产品在国防、工业、农业、商业、科研和民用等方面的应用种类越来越多,而且都离不开电源技术和其它技术的应用。如果在其应用中忽略了安全稳定性管理,机电产品的质量也不会得到保证。
1.安全稳定性设计的概念
安全稳定性是产品在规定条件下和规定时间内,完成规定功能的能力。所以,安全稳定性是产品质量的时间指标,是产品性能能否在实际使用中得到充分发挥的关键之一。安全稳定性设计必须与机电产品的功能设计同步进行,设计人员必须明确可靠性设计的目的并掌握可靠性设计的方法。
2.元器件的选择对机电产品安全稳定性的影响
元器件的选择是机电产品可靠性的基础之一,很多机电产品的失效是由于元器件的性能和质量问题造成的。元器件的选用原则元器件的选用要遵循下述原则:
(1)根据产品要实现的功能要求和环境条件,选用相应种类、型号规格质量等级的元器件;
(2)根据元器件使用时的应力情况,确定元器件的极限值,按降额设计技术选用元器件;
(3)根据产品要求的可靠性等级,选用与其适应的并通过国家质量认证合格单位生产的元器件;
(4)尽量选用标准的、系列化的元器件,重要的关键件应选用军用级以上元器件;
(5)对非标准的元器件要进行严格的验证,使用时要经过批准;
(6)根据国家或本单位的元器件优选手册选用。
3.三防设计
任何机电产品都是在一定的环境下工作的,而潮湿、盐雾和霉菌会降低材料的绝缘强度,引起漏电,从而导致故障。因此,必须采取防止或减少环境条件对机电产品安全稳定性影响的各种方法,以保证机电产品工作中的性能。
3.1 防潮设计的原则
(1)采用吸湿性小的元器件和材料;
(2)采用喷涂、浸渍、灌封、憎水等处理;
(3)局部采用密封结构;
(4)改善整机使用环境,如采用空调、安装加热去湿装置。
3.2 防霉设计防霉设计的原则
(1)采用抗霉材料,例如无机矿物质材料;
(2)采用防霉剂进行处理;
(3)控制环境条件来抑制霉菌生长,例如采用防潮、通风、降温等措施。
3.3 防盐雾设计防盐雾设计的原则
(1)采用防潮和防腐能力强的材料;
(2)采用密封结构;
(3)岸上设备应当远离海岸。
4.抗震设计
任何机电产品都要经过从厂家到用户的装运过程,特别是在振动场合下应用的机电产品,必须采取防止或减少振动环境条件对机电产品可靠性影响的各种方法,以保证机电产品工作中的性能。为此应当充分注意以下几个方面:
(1)印制板上各元器件引脚线长应当尽量短,以增加抗振动能力;
(2)印制板应当竖放并进行加固;
(3)较重的器件应当进行加固;
(4)悬空的引线不宜拉的过紧,以防振动时断裂;
(5)运输机电产品时,应当加强防震措施;
(6)振动场合应用的机电产品,应当采用防震措施。
5.电磁兼容性设计
电磁兼容性是指电子设备在电磁环境中正常工作的能力。电磁干扰是对电子设备工作性能有害的电磁变化现象。电磁干扰不仅影响电子设备的正常工作,甚至造成电子设备中的某些元器件损害。因此,对电子设备的电磁兼容技术要给予充分的重视。既要注意电子设备不受周围电磁干扰而能正常工作,又要注意电子设备本身不对周围其他设备产生电磁骚扰,影响其他设备正常运行。电磁兼容性控制计划应包括以下几个方面:
(1)落实电磁兼容性管理机构的职责、权限和实施计划;
(2)电磁兼容性的预测和分析;
(3)制定项目的电磁兼容性标准;
(4)进行项目的频谱管理;
(5)制定电源、结构、工艺、布局等电磁兼容性的要求;
(6)拟制电磁兼容性试验大纲。
6.机电产品使用与定期维护
正确使用与定期维护也是提高机电产品可靠性的重要内容。使用机电产品时,首先应当了解它的工作原理,其次应当严格遵循它的使用程序,最后应当对其进行定期维护,这样才能提高机电产品的可靠性。
6.1移动机电产品的电源是油机和蓄电池,它们的性能好坏是整个机电产品稳定工作的前提。为此,应当对油机和蓄电池正确使用与定期维护。
6.2电器是供电系统中的重要元器件。电器触头的烧蚀和绝缘性能的下降,往往导致重大事故。为此,应当对电器进行定期维护。
6.3 活动连接件在振动场合下使用的机电产品,其活动连接件易松动,特别是导电的活动连接件松动时,会导致事故的发生。为此,应当对活动连接件进行定期维护。
6.4供电线缆是电能传递的路径,电能的主要参数是电流和电压。电流在供电线缆中流动时会发热,发热将导致供电线缆绝缘强度降低,严重的会引起供电线缆火灾。电压对供电线缆的绝缘形成应力,应用中的供电线缆绝缘性能在不断下降,一旦电压的应力超过绝缘的承受能力,会造成绝缘击穿而发生故障。应对位于金属走线槽口处的线缆应当增加保护套,以防长期磨损而可能发生对地短路的故障。
7.结束语
随着科学技术的迅猛发展,机电产品越来越广泛地应用于社会各个领域,其使用条件也越来越苛刻,对机电产品的安全稳定性要求越来越高。明确规范和细化机电产品安全稳定性设计其最终目的在于提高机电产品的质量,增加机电产品的社会效益和经济效益。
参考资料
[1] 本书编委会, 机械设计师手册,机械工业出版,2003.6
[2] 丁彬, 新编机械设计知识百科, 中国科技文化出版社, 2005
[3] 贺建民、黄英,机电产品可靠性技术, 重庆
大学出版社,1998.12
[4] 金伟娅、张康达,可靠性工程, 化学工业出版社2005.5